本实用新型涉及能量输出装置领域，具体是指一种有利于高效利用单摆能量的齿轮结构。
背景技术：
单摆是能够产生往复摆动的一种装置，将无重细杆或不可伸长的细柔绳一端悬于重力场内一定点，另一端固结一个重小球，就构成单摆。
由于单摆是往复运动的，若利用现有的齿轮结构来传递单摆震动能量，在单摆发生转向时，现有齿轮结构的所有齿轮转动方向都将发生改变，此过程中将需要耗费一定的单摆能量用于克服齿轮惯性作用，损耗较大。此外，由于现有齿轮结构在输出单摆能量时，输出齿轮转向将会反复改变，不利于输出的单摆能量的后续利用。综上可知，现有齿轮结构不利于高效利用单摆能量。
技术实现要素：
本实用新型的目的在于：克服现有技术上述缺陷，提供一种有利于高效利用单摆能量的齿轮结构。本实用新型不仅能够有效减少单摆能量在单摆换向时克服惯性的的损耗，而且齿轮结构的转向不随单摆往复运动改变，有利于高效利用单摆能量。
本实用新型通过下述技术方案实现：
一种有利于高效利用单摆能量的齿轮结构，包括主齿轮、加速齿轮、换向齿轮、第一传动齿轮、第二传动齿轮和输出齿轮;所述主齿轮的齿轮轴上穿有单摆杆，所述单摆杆下方设有配重块;所述主齿轮与加速齿轮内齿啮合，所述加速齿轮外齿驱动换向齿轮;所述第一传动齿轮与第二传动齿轮啮合，所述换向齿轮位于第一传动齿轮和第二传动齿轮两者夹角之中，所述换向齿轮可根据加速齿轮转向转变而前后换向并分别与第一传动齿轮和第二传动齿轮啮合;所述第一传动齿轮驱动输出齿轮转动。
在本实用新型中，配重块受震动开始进行往复运动，配重块通过单摆杆带动主齿轮转动，主齿轮与加速齿轮内齿啮合，通过加速齿轮可实现齿轮线速度的提升。加速齿轮的外齿与换向齿轮啮合，第一传动齿轮与第二传动齿轮啮合，换向齿轮可根据加速齿轮转向转变而前后换向并分别与第一传动齿轮和第二传动齿轮啮合。通过换向齿轮可实现第一传动齿轮只向一个方向转动，其进而使单摆在左右摆动的时候只会驱动输出齿轮朝一个方向运转，减少了齿轮机构在单摆转向时为了克服齿轮惯性的损耗。此外，本实用新型的输出齿轮转向前后不发生变化，有利于输出齿轮输出的单摆能量的后续利用。
作为一种优选的方式，所述第一传动齿轮和输出齿轮两者夹角处设有活动齿轮。当第一传动齿轮的线速度大于输出齿轮的线速度时，第一传动齿轮驱动活动齿轮带动输出齿轮转动；当第一传动齿轮的线速度小于输出齿轮的线速度时，第一传动齿轮与活动齿轮脱离，输出齿轮在自身惯性作用下自行运转。通过在第一传动齿轮和输出齿轮两者夹角处设有活动齿轮，可避免单摆减速时，输出齿轮受第一传动齿轮影响发生减速，大大提升了机械能的传动效率，减少了单摆能量的浪费，有利于单摆能量的高效利用。
作为一种优选的方式，所述单摆杆为螺杆，所述配重块与单摆杆螺纹连接。单摆杆为螺杆，配重块与单摆杆螺纹连接，可便于调整单摆力矩，方便使用。
作为一种优选的方式，所述配重块具有低阻力外形。通过将配重块设置为低阻力外形，如流线形，可减少单摆杆在摆动过程中配重块受空气流体阻力，减少单摆能量损耗，提高单摆能量的利用率。
作为一种优选的方式，所述主齿轮为132齿，所述加速齿轮内齿为12齿，所述加速齿轮外齿为28齿，所述换向齿轮为14齿，所述第一传动齿轮和第二传动齿轮均为51齿，所述输出齿轮为36齿。
作为一种优选的方式，所述主齿轮、加速齿轮、换向齿轮、第一传动齿轮、第二传动齿轮和输出齿轮均为0.5模合金齿轮。
作为一种优选的方式，所述主齿轮和加速齿轮内齿均为0.5模合金齿轮，所述加速齿轮外齿、换向齿轮、第一传动齿轮、第二传动齿轮和输出齿轮均为0.3模合金齿轮。
本实用新型与现有技术相比，本实用新型不仅能够有效减少单摆能量在单摆换向时克服惯性的的损耗，而且齿轮结构的转向不随单摆往复运动改变，有利于高效利用单摆能量。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图。
其中：1—输出齿轮，2—活动齿轮，3—第一传动齿轮，4—换向齿轮，5—第二传动齿轮，6—加速齿轮，7—主齿轮，8—单摆杆，9—配重块。
具体实施方式
下面结合附图进行进一步地详细说明，但本实用新型的实施方式不限于此：
实施例1：
参见图1，一种有利于高效利用单摆能量的齿轮结构，包括主齿轮7、加速齿轮6、换向齿轮4、第一传动齿轮3、第二传动齿轮5和输出齿轮1;所述主齿轮7的齿轮轴上穿有单摆杆8，所述单摆杆8下方设有配重块9;所述主齿轮7与加速齿轮6内齿啮合，所述加速齿轮6外齿驱动换向齿轮4;所述第一传动齿轮3与第二传动齿轮5啮合，所述换向齿轮4位于第一传动齿轮3和第二传动齿轮5两者夹角之中，所述换向齿轮4可根据加速齿轮6转向转变而前后换向并分别与第一传动齿轮3和第二传动齿轮5啮合;所述第一传动齿轮3驱动输出齿轮1转动。
在本实用新型中，配重块9受震动开始进行往复运动，配重块9通过单摆杆8带动主齿轮7转动，主齿轮7与加速齿轮6内齿啮合，通过加速齿轮6可实现齿轮线速度的提升。加速齿轮6的外齿与换向齿轮4啮合，第一传动齿轮3与第二传动齿轮5啮合，换向齿轮4可根据加速齿轮6转向转变而前后换向并分别与第一传动齿轮3和第二传动齿轮5啮合。以本实施例为例，当换向齿轮4顺时针转动时，换向齿轮4通过换向与第一传动齿轮3啮合，此时第一传动齿轮3逆时针转动；当换向齿轮4逆时针转动时，换向齿轮4通过换向与第二传动齿轮5啮合，此时第一传动齿轮3逆时针转动。通过换向齿轮4可实现第一传动齿轮3只向一个方向转动，其进而使单摆在左右摆动的时候只会驱动输出齿轮1朝一个方向运转，减少了齿轮机构在单摆转向时为了克服齿轮惯性的损耗。此外，本实用新型的输出齿轮1转向前后不发生变化，有利于输出齿轮1输出的单摆能量的后续利用。
作为一种优选的方式，所述第一传动齿轮3和输出齿轮1两者夹角处设有活动齿轮2。当第一传动齿轮3的线速度大于输出齿轮1的线速度时，第一传动齿轮3驱动活动齿轮2带动输出齿轮1转动；当第一传动齿轮3的线速度小于输出齿轮1的线速度时，第一传动齿轮3与活动齿轮2脱离，输出齿轮1在自身惯性作用下自行运转。通过在第一传动齿轮3和输出齿轮1两者夹角处设有活动齿轮2，可避免单摆减速时，输出齿轮1受第一传动齿轮3影响发生减速，大大提升了机械能的传动效率，减少了单摆能量的浪费，有利于单摆能量的高效利用。
作为一种优选的方式，所述单摆杆8为螺杆，所述配重块9与单摆杆8螺纹连接。单摆杆8为螺杆，配重块9与单摆杆8螺纹连接，可便于调整单摆力矩，方便使用。
作为一种优选的方式，所述配重块9具有低阻力外形。通过将配重块9设置为低阻力外形，如流线形，可减少单摆杆8在摆动过程中配重块9受空气流体阻力，减少单摆能量损耗，提高单摆能量的利用率。
作为一种优选的方式，在本实施例中，所述主齿轮7为132齿，所述加速齿轮6内齿为12齿，所述加速齿轮6外齿为28齿，所述换向齿轮4为14齿，所述第一传动齿轮3和第二传动齿轮5均为51齿，所述输出齿轮1为36齿。作为一种优选的方式，为了方便设计，所述主齿轮7、加速齿轮6、换向齿轮4、第一传动齿轮3、第二传动齿轮5和输出齿轮1均为0.5模合金齿轮。主齿轮7和加速齿轮6分别起到传动和加速的作用，除加速齿轮6外其余齿轮都不具有加速功能。上述设置的好处在于给换向齿轮4一个较高的齿轮线速度，以便在单摆轻微摆动的时候就可以实现换向齿轮4的换向操作。其原因在于换向齿轮4要稳定运行不卡齿，那就必须在其左右都要留出一个模数，即0.5模的距离，那么其左右换向位移就为两个齿距的大小即1毫米，由于加速齿轮6驱动换向齿轮4换向的过程类似于单滑轮模型，齿轮外侧转动量为齿轮轴位移量的两倍，所以加速齿轮6必须转过4个齿才能实现换向齿轮4的前后换向。在本次设计中单摆转动一圈将会驱动加速齿轮6的外齿转动132/12*28=308个齿，也就意味着单摆要至少摆动4/308*360=4.67度才能实现换向，同时单摆速度过慢的时候这个角度会有所增加，其增加的原因是换向时所需要克服一定的摩擦力以及油的粘度也会对换向造成一定影响。好在较为轻微的震动也会让单摆的摆动超过5度，因此设计可以实现换向齿轮4换向。
作为一种优选的方式，为了使本实用新型小型化，使其应用范围更为广泛，所述主齿轮7和加速齿轮6内齿均为0.5模合金齿轮，所述加速齿轮6外齿、换向齿轮4、第一传动齿轮3、第二传动齿轮5和输出齿轮1均为0.3模合金齿轮。
以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型做任何形式上的限制，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本实用新型的保护范围。